РЕФЕРАТ
по дисциплине «астрoномия»
Тема: «Способы защиты от астероидной опасности»
Специальность 40.02.02 «Правоохранительная деятельность»
Группа: Пд-12
Студент: Ведерников А.А
Преподаватель: Кравцова Н.Е.
Дата сдачи работы _____________________________
Оценка _____________________________
Подпись преподователя _____________________________
Тольятти, 2018
Содержание
1.Введение……………………………………………3
2.Что известно из истории? ……………………….4-5
3.Опасности…………………………………………….6
4.Результаты столкновений………………………….7
5.Мониторинг………………………………………….8-9
ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ
ПЛАНЕТАРНОЙ ЗАЩИТЫ…………………………..10
7.СЛУЖБА ОБНАРУЖЕНИЯ…………………....11-12
8.СЛУЖБА ПЕРЕХВАТА………………………….13-14
9.ЗАЩИТА ЗЕМЛИ ОТ АСТЕРОИДОВ…………15
10.Ссылки……………………………………………...16
Слайды…………………………………………………..17
Введение
На Конференции Планетарной Защиты (Planetary Defense Conference) в апреле 2015 года, группа экспертов аэрокосмической отрасли предоставили вымышленный сценарий для поиска вариантов его решения:
Гипотетический астероид 2015 PDC, обнаружили 13 апреля 2015 года, он находится на линии столкновения с Землей. Размером от 150 до 450 метров в диаметре, астероид может врезаться в Землю в начале сентября 2022 года. Что нам делать?
Хотя сценарий и гипотетический, организаторы конференции пытались сделать его как можно более реалистичным, добавив в задачу множество неизвестных — таких, как размер астероида, из чего он, и где именно он может упасть на Землю.
На конференции участники исследовали стратегию «сталкивающихся космических аппаратов с астероидом», чтобы изменить его курс. Недавняя работа представляет альтернативный способ избежать катастрофы, если эта ситуация воплотится в реальной жизни. Также НАСА сформировало планетарную тактическую группу против угроз из космоса - «Координационное бюро планетарной защиты» (Planetary Defense Coordination Office (PDCO))
Что известно из истории?
С давних пор люди знают, что с неба могут падать камни. С древности разные ученые и мыслители задумывались о проблеме астероидно-кометной опасности. В дошедших до наших дней источниках можно видеть фиксацию событий, случившихся очень и очень давно. Среди самых старинных стоит отметить сведения, отражающие события приблизительно 654 года до начала текущей эры. О падавших в то время с неба телах рассказывают рукописи китайских мудрецов.
Можно узнать о метеоритных дождях из священных библейских текстов, трудов Плутарха, Ливия. Найдены и еще более древние источники, датирующиеся приблизительно XV столетием до начала текущей эры. Такие древние свидетельства сохранились у китайцев. А в 1492 году впервые французскими летописцами достоверно зафиксировано падение крупного небесного тела. Событие случилось вблизи населенного пункта Энзисгейм. В славянских летописях можно видеть блоки, также посвященные наблюдению падения небесных тел. Впервые таковые появились в источниках, датированных 1091 годом. Следующее упоминание принадлежит 1290 году. Были и более поздние упоминания. В среднем до XVIII столетия ученое сообщество отрицало актуальность астероидной опасности, считая, что крупные тела с неба падать просто не могут. Все рассказы о таких событиях признавались не более чем выдумкой, а видные умы того времени скептически относились к любым новостям на эту тему. Ситуация изменилась в 1803 году, когда на французских землях на площадке, в ширину не превышавшей 4 км, в длину составлявшей 11, выпал метеоритный дождь. Во время этого события на землю обрушились многочисленные осколки – всего было насчитано более трех тысяч элементов. Такой факт считается первым, который ученые признали официально. С этого момента существует новое исследовательское направление – метеоритика. В первое время ею занимались Био, Хладни, Араго.
Опасности
О проблеме астероидной опасности свидетельствуют три крупнейших события прошлого столетия. В последний июньский день 1908 года около семи утра по местному времени упал Тунгусский метеорит. Спустя 22 года, 13 августа 1930, небесная напасть обрушилась на Амазонку. Астрономы из Англии увидели три огромных небесных тела, которые упали где-то вблизи этой реки. Как установили чуть позже, событие случилось вблизи бразильско-перуанской границы. Силу падения сравнили с мощностью водородной бомбы; она втрое превысила предыдущий упомянутый метеорит. Эта природная катастрофа стала причиной гибели нескольких тысяч человек. Как рассказывали потом очевидцы, около восьми утра внезапно оттенок светила изменился на кровавый, все вокруг покрыла тьма.
Следующее страшное событие случилось в 1947 году, 12 февраля. Падение произошло на участке Сихотэ-Алинь, оно случилось около 11 часов. Зону поразил метеоритный дождь. Обитатели Хабаровска смогли увидеть, как на планету упал огромный метеорит. Позднее установили, что он весил несколько тысяч килограммов. Трение стало причиной раскола объекта еще во время полета. Одно небесное тело развалилось на множество тысяч, градом из железа обрушившихся на таежные земли. Изучение скал показало более сотни воронок, распространенных по площадке, превышающей размерами пару квадратных километров. Диаметр воронок варьировался в пределах 2-26 м. Самая большая в глубине оценена в шесть метров. Всего за следующую половину столетия обнаружили порядка 9 тысяч мелких отломков и около трех сотен крупных. Самый большой весил почти две тонны, мельчайший – лишь 0,18 г. Суммарно масса собранного оценена в три десятка тонн.
Результаты столкновений
Чтобы в полной мере осознать астероидную опасность, нужно знать, к чему приводит падение небесных тел. Исключительно страшное последствие – это, конечно же, человеческие жертвы. В 1996 году Льюис опубликовал работы, в которых подвел итоги своих палеонтологических исследований. Он подсчитал, что только за время существования цивилизации, сопровождавшееся фиксацией истории в письменном виде, жертвы исчислялись тысячами. Всего исследовали 123 события, которые были причиной ран, повреждений, гибели людей. Безусловно, вред получали и здания – и это только за пару столетий. Если обратиться к библейским тестам, можно увидеть рассказ о разрушении Содомы и Гоморры. В Коране о гибели людей из-за астероидов рассказывает 105-ая сура. Этому же посвящены блоки Махадхараты, труды Солона из Древней Греции. До нас дошла книга «Чилам Балам», повествующая о пострадавших от метеоритов. Она составлена мудрецами народа Майя. В 1950 году этой темой занялся Фединский, шестью годами позже свет увидела работа Шульца. Они оба изучали астероидную опасность и повреждения, последствия, связанные с нею. Ими установлено, за последнюю половину тысячелетия есть официальные сведения о 27 случаях попадания небесных тел в здания. Не меньше 15 раз астероиды падали на дороги. Описаны два случая, когда объекты попадали в машины. В 1021 на африканские земли упал метеорит, который стал причиной гибели множества людей. В 1650-ом монах погиб от попадания осколка не более восьми граммов весом. Это случилось в Италии, в монастыре. В 1749 году были ранены люди на корабле. Зафиксированы случаи ран из-за небесных тел в 1827, 1881, 1954 годах. На территории нашей страны такие случаи датируются 1914 и 1925 годами.
Мониторинг
Избежать сюрпризов позволила бы служба контроля космического пространства, разговоры о создании которой ведутся с 1990-х годов. Но пока у нас есть лишь один из важнейших компонентов системы. Современные телескопы позволяют быть уверенными, что тела поперечником свыше ста пятидесяти метров, находящиеся между орбитами Меркурия и Марса, не останутся незамеченными.
Однако этого мало. Во-первых, разрешение требуется повысить на порядок, чтобы отслеживать и меньшие объекты. Ведь главную опасность представляют именно мелкие снаряды, подобные Челябинскому, взрывающиеся в земной атмосфере примерно раз в десять лет.
Во-вторых, сами по себе наземные и орбитальные обсерватории, автоматически выслеживающие в звёздном небе подвижные источники света и теплового излучения, не слишком полезны. Вычислительные центры не справляются с лавиной данных. Даже в общих чертах орбиты удаётся рассчитать менее чем для одной сотой обнаруженных тел. И пока нет оснований надеяться, что прогресс электроники решит проблему. В астрономии объём необходимых расчётов растёт быстрее производительности счётных машин!
Для создания эффективной противоастероидной обороны человечеству в первую очередь понадобится более совершенная математика. За последние два века все науки совершили фантастический рывок вперёд — кроме математики, во многом оставшейся на уровне XIX столетия и уже не отвечающей запросам естественных дисциплин.
Даже задача о гравитационном взаимодействии трёх тел, за исключением частных случаев, имеет лишь приблизительное решение. Астероид же взаимодействует одновременно со многими источниками гравитации. Поэтому для малых тел Солнечной системы возможен только примерный расчёт траекторий.
Космические скалы то и дело «теряются», оказываясь совсем не там, где их ждали. Орбиты астероидов неустойчивы и могут внезапно измениться. Например, движение Таутатиса – вытянутого астероида, вероятно, состоящего из двух слабо связанных тел длиной в два с половиной километра, — астрономы именуют «хаотическим». Одновременно находясь в резонансе и с Землёй, и с Юпитером, астероид ведёт себя непредсказуемо.
Даже если угрожающее Земле тело своевременно обнаружено, точность расчётов пока позволяет говорить лишь о той или иной вероятности столкновения. А этого мало. Ведь гипотетическая возможность катастрофы — ещё не повод что-либо предпринимать. К тому же моменту, когда опасения превратятся в уверенность, может оказаться, что стрелять уже поздно.
ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ
ПЛАНЕТАРНОЙ ЗАЩИТЫ
Рассмотрим основные компоненты российского (регионального) эшелона оперативного реагирования СПЗ "Цитадель" и схему их взаимодействия. После обнаружения потенциально опасного небесного тела к наблюдению подключатся средства наземного и космического базирования, в зоны видимости которых этот объект будет попадать. На основе получаемой информации в Центре планетарной защиты оценивают степень опасности (место и время предполагаемого падения) и разрабатывают комплекс мер по ее предотвращению. После согласования плана мероприятий на межправительственном уровне запускают два КА-разведчика с помощью РН "Зенит" или "Днепр" и, по крайней мере, два КА-перехватчика (РН "Зенит" или "Протон").
Результаты наблюдений при пролете КА-разведчиков вблизи небесного тела позволят уточнить его траекторию, размеры, массу и другие характеристики. На основе этих данных институты РАН разработают его инженерную модель и уточнят траекторию, что обеспечит точность наведения КА-перехватчиков. При подрыве зарядов небесное тело отклонится от траектории, направленной к Земле, или разрушится.
В качестве штатных компонентов в состав эшелона защиты СПЗ будут входить только КА-наблюдатели с телескопами на борту, а также КА-разведчики и КА-перехватчики с ядерными, кинетическими или другими средствами воздействия.
СЛУЖБА ОБНАРУЖЕНИЯ
Рассмотрим более подробно схемы построения и функционирования основных компонентов оперативных средств. Очевидно, что требования к схеме построения и поисковым возможностям космического сегмента наблюдения околоземного космоса будут в значительной мере зависеть от оперативности запуска и мощности имеющихся ракетно-космических средств перехвата. На базе уже существующих средств выведения можно перехватывать опасные тела при подлетном времени (двое-трое суток и больше).
Возможным вариантом системы наблюдения является проект "Конус", который предусматривает размещение, по крайней мере, одного КА с телескопом на гелиоцентрической орбите, совпадающей с земной, в 10-15 млн. км от Земли. Если зона наблюдения будет иметь угловые размеры около 60°, то подлежащая контролю площадь небесной сферы уменьшится почти на порядок по сравнению с наземными наблюдениями. Такое размещение КА-наблюдателя позволит регистрировать астероиды, приближающиеся со стороны Солнца, которые наблюдать с Земли вообще невозможно.
С помощью оптико-электронных средств наблюдения сканирование рассматриваемой зоны может осуществляться с интервалом в несколько часов, достаточным для оперативного оповещения об опасности. Наблюдения в ИК- и УФ-диапазонах спектра значительно расширят информацию о наблюдаемых объектах. Для контроля "мертвой зоны", возникающей при засветке Землей и Луной, можно будет использовать наземные средства или КА с телескопом, работающий на околоземной орбите. Эти же средства помогут обнаружить опасные тела в метеорных потоках. Уточняться траекторные и другие характеристики будут радиолокационными средствами с применением методов радиоинтерферометрии.
Базовыми для построения системы "Конус" могут стать созданные в НПО им. С.А. Лавочкина и прошедшие натурную отработку спутники типа "Око", "Аркон" и перспективные астрофизические космические обсерватории "Спектр" (Земля и Вселенная, 1997, №2; 1999, №2; 2000, №4), а также КА, разработанные в других организациях и странах.
СЛУЖБА ПЕРЕХВАТА
При формировании концепции перехвата можно использовать ряд схемных, технических и организационных решений, полученных при разработке и осуществлении экспедиции АМС "Вега" к комете Галлея. Например, можно прибегнуть к опыту навигационного обеспечения полета станций. Известно, что для обеспечения максимального сближения с кометой в условиях неопределенности ее эфемерид была принята двухступенчатая схема сближения АМС с ней. В марте 1986 г. на расстоянии около 10 тыс. км от кометы Галлея прошли АМС "Вега-1 и -2" (Земля и Вселенная, 1986, №№ 3, 5). В процессе сближения уточнены координаты ядра кометы и скорректирована траектория АМС "Джотто". Это позволило осуществить пролет на возможно минимальном расстоянии от ядра. Подобная схема, предусматривающая использование КА-разведчика, обеспечивает точное наведение КА-перехватчика на цель.
Не более чем через 12 ч после обнаружения опасного небесного тела с учетом ожидания "окна запуска" стартуют два КА-разведчика и КА-перехватчик, а еще через 12 ч - второй КА-перехватчик. При скорости тела около 50 км/с встреча с КА-разведчиком произойдет примерно на удалении 950 тыс. км, а с КА-перехватчиком - 180-270 тыс. км от Земли. Поскольку орбиты большинства астероидов наклонены к плоскости эклиптики, то их перехват, ввиду ограниченных энергетических возможностей современных РН, будет осуществляться не далее грависферы Земли (радиусом около 1 млн. км).
При запуске перехватчика с помощью РН "Зенит" масса доставляемого к астероиду ядерного устройства может составить около 1.5 т. Заряд мощностью не менее 1.5 Мт разрушит каменный астероид поперечником в сотни метров. Если же осуществить стыковку на околоземной орбите нескольких блоков, то размеры разрушаемого объекта будут значительно увеличены.
За некоторое время до столкновения от перехватчика должны отделиться два КА-рекогносцировщика для наблюдения с безопасного расстояния за результатами воздействия. Очевидно, что при формировании схемы оперативного перехвата необходимо руководствоваться "критерием минимального ущерба", учитывающим множество факторов, таких, например, как нежелательность взрывов в магнитосфере Земли, возможность поражения осколками объектов на Земле и в космосе.
Перехват крупных астероидов и комет на значительном удалении от Земли будет осуществляться эшелоном долгосрочного реагирования. Для того чтобы отразить эту космическую угрозу, потребуется привлечение в первую очередь государств, обладающих ракетно-космическими и ядерными средствами (Россия, США, Западная Европа, Китай, Япония, Индия). При этом надо разработать в рамках международного проекта "Синтез" унифицированные КА-наблюдатели, -разведчики, -перехватчики и -рекогносцировщики, используя лучшие достижения мировой космонавтики. Их отработку можно будет провести в международных космических экспедициях, например к малым телам Солнечной системы.
ЗАЩИТА ЗЕМЛИ ОТ АСТЕРОИДОВ
Хотя все - от режиссера «Армагеддон » Майкла Бэя до
НАСА - предложили взорвать астероид, идея эта спорная. «Договор по космосу»(Outer Space Treaty), технически, запрещает применение ядерного оружия в космосе. Кроме того, некоторые ученые считают, что шрапнель от взрыва астероида может вызвать потенциально столько же, если не больше вреда, чем сам астероид.
Вместо этого, команда Бомбарделли поддерживает идею отклонения с помощью "ионного пучка" — концепт, над которым их группа и другие работали на протяжении нескольких лет: подтолкнуть астероид к уходу с опасной траектории.
Ссылки